Гидравлик қаршиликлар. Ишқаланиш ва маҳаллий қаршилик турлари, коэффициентлари. Режа

Гидравлик қаршиликлар. Ишқаланиш ва маҳаллий қаршилик турлари, коэффициентлари.
Режа:

1. 
   Ламинар ҳаракат қонунлари
   
2. 
   Турбулент ҳаракат режими
   
3. 
   Труба қувурларндаги гидравлик қаршилик
   

Амалий гидродинамиканинг асосий масалаларидан бири бўлиб ҳақиқий суюқлик ҳаракатидаги гидравлик қаршиликни аниқпаш ҳисобланади. Чунки, йўқотилган напор (ёки Арни билмасдан туриб насос, вентилятор, газодувка ва компрессорлар ёрдамида суюқпикларни узатиш учун зарур бўлган энергия сарфини аниқ ҳисоблаб бўлмайди. Ундан ташқари к щ (ёки Арщ ) билмасдан туриб, ҳақиқий суюқликлар учун Бернулли тенгламасини қўллаб бўлмайди. Труба кувурларида напор (ёки босим)нинг йўқотилишига ишқаланиш қаршилиги ва маҳаллий қаршиликлар сабабчи бўлади. Ишқаланиш қаршилиги (ёки узунлик бўйича қаршилик) — трубадан ҳақиқий суюқлик ҳаракат қилганда, ички ишқаланиш қаршилиги, унинг бутун узунлиги бўйича мавжуд (2.15-расм). Ички ишқаланиш кучининг катгалиги
Оқимчали ҳаракат гипотеэасидан келиб чиққан ҳодда, шуни таъкидлаш мумкинки, қатламлар орасидаги ишқаланиш кучлари таъсирида ҳар бир қатламдаги суюқлик заррачасининг тезлиги аввалгидан фарқ қилади. Суюқлик қатламлари орасида уринма кучлаиишлар бўлгани учун ишқаланиш кучлари ҳосил бўлади. Ньютон қонунига биноан:

Труба деворида уринма кучланиш максимал ва оқим ўқида минимал қийматга эга. Демак, труба деворидан суюқлик оқимчаси қанчалик узоқца бўлса, унинг тезлиги шунча катта бўлади ва максимал қиймати оқим ўқига тўғри келади (2.13). Суюқлик оқимида тезликлар тақсимланиш қонунини аниқлаш учун оқим ўқидан г масофада жойлашган, узунлиги I ва қалинлиги dr бўлган элементлар цилиндр шаклидаги суюк^ик бўлакчасини ажратиб оламиз (2.14- расм.)


Ушбу тенглама Стокс қонуни бўлиб, трубада ламинар режимда ҳаракатланаётган суюқлик қатламларида тезликларнинг параболик тақсимланишини ифодалайди. (2.29) тенглама ёрдамида Стокс ламинар режимидаги суюқлик сарфини аниқлаш мумкин. Бунинг учун оқим ўқвдан г масофа жойлашган, dr кенглик- даги элементар ҳалқасимон кесимдан суюқликнинг оқиб ўтишини кўриб чиқамиз. Ҳалқасимон кесим юзаси df = 2лгйг га тенг. Ушбу кўндаланг кесимдан оқим ўтаётган суюқликнинг тезлиги wr бўлса, унинг сарфи қуйидагига тенг бўлади.


Турбулент ҳаракат режими
Саноат қурилмаларвда суюқликлар турбулент ҳаракати жуда кенг тарқалган. Турбулент режимда заррачаларнинг хаотик, тартибсиз ҳаракати туфайли оқимнинг асосий қисмида тезликлар анча текисланади (2.13-расм). Тажрибалар шуни кўрсатдики, турбулент режимда суюқликнинг ўртача тезлиги Кўр ламинар режимдаги каби максимал тезликнинг ярмига тенг бўлмай, ундан анча катга бўлади, яъни Рейнольдс сонининг функциясидир w/wmax= f(Re). Масалан, Re=104 бўлса Re=10s да Wyp*0,9н»^. Лекин шуни алоқида таъкидлаш керакки, турбулент режим ўта мураккаб характерли бўлгани учун, назарий усул билан суюқлик тезликларининг тақсимланиш кўламини аниқлаш қийин. Бунга сабаб суюқлик заррачалари- нинг тартибсиз ҳаракати ва уларнинг интенсив аралашишидир. Оқибатда, суюқлик айрим заррачалари тезлигининг йўнапиши ва катталикларининг ло- кал ўзгаришлари жуда тез содир бўлади. Бундай флуктуациялар хаотик харак- терга эга. Оқимнинг исталган нуқгаси учун ҳақиқий оний тезлик wx вақг г га боғлиқлигини ҳам 2.13-расмда кўриш мумкин. Турбулент режимда тезлик қандайдир ўртага тезлик атрофида пульсация қилиб туради. Ушбу нуқга учун ўртача тезлик w куйидаги ифодадан топилади:

Турбулент режим ҳар доим ламинар режим билан баробар юз беради. Назарий ва тажрибавий изланишлар шуни кўрсатдики, турбулент ре- жимдаги ҳаракатни оқим адроси ва гидродинамик чегаравий қатламдан таркиб топган деб ҳисоблаш мумкин. Бу қатлам ичида юпқа, миллиметрнинг бир неча улушига тенг қалинлиқдаги ламинар чегаравий қатлам бор. Гидродинамика чегаравий қатлам қалинлиги S Рейнольдс сонига боғлиқдир ва унинг таҳминий қийматини Левич тенгламасидан аниқлаш мумкин:

Турбулент режимда труба деворининг ғадир-будурлиги суюқлик ҳаракати қаршилигига салмоқпи таъсир этади. Трубаларнинг ғадир-будурлиги абсолют геометрик ва нисбий ғадир-будурлиги билан характерланади. Труба деворлари- даги ғадир-будурликлар ўргача баландликларининг труба узунлиги буйича ўлчаниши абсолют ғадир-будурлик деб аталади. Труба деворларидаги ғадир-будурликлар баландлиги Д нинг эквивалент диаметри d га нисбати (Д / d7) нисбий ғадир-будурлик дейилади ва у ушбу фо- муладан аниқяанади:

Агар А>5 бўлса, трубалар гидравлик ғадир-будур деб номланади. Бунда напорнинг йўқотилиши труба деворининг ғадир-будурлиги билан белгиланади, чунки суюқлик ғадир-будур труба деворига ишқаланиб, ҳаракат қилади. Ламинар режимда напорнинг йўқотилиши суюқлик теэлигининг биринчи даражасига, турғун турбулент режимда эса-тезлик квадратига пропорцио- налдир. Ламинар чегаравий юпқа қатламли турбулент ва ўтиш режимларида, напорнинг йўқотилиши тезликнинг квадратидан кичикроқ даражага пропорцио- нал бўлади. Ҳар бир аниқ ҳолат учун ушбу кўрсаткич тажрибавий усул билан топилади.